Pembuatan Kristal Polyethylene Terephthalate Dengan Reaksi Esterifikasi Langsung Terephthalate Acid Dan Ethylene Glycol Dengan Kapasitas Produksi 175.000 Ton/Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN KRISTAL POLYETHYLENE TEREPHTHALATE
DENGAN REAKSI ESTERIFIKASI LANGSUNG
TEREPHTHALATE ACID DAN ETHYLENE GLYCOL
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 175.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia

Disusun Oleh :
LEMAN SIHOTANG
NIM : 030405012

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2008
Leman Sihotang : Pembuatan Kristal Polyethylene Terephthalate Dengan Reaksi Esterifikasi Langsung
Terephthalate Acid Dan Ethylene Glycol Dengan Kapasitas Produksi 175.000 Ton/Tahun, 2008.

USU Repository © 2009

KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas
kehendak dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul “Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan kristal polyethylene terephthalate
dengan reaksi Esterifikasi langsung terephthalate acid dan ethylene glycol
dengan kapasitas 175.000 ton/tahun”. Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi
salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih
kepada:
1.

Ibu Dr. Halimatuddahliana, MSc sebagai dosen pembimbing I yang telah
membimbing dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir

2.

Ibu Mersi Suriani Sinaga, ST, MT sebagai dosen pembimbing II yang telah
membimbing dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir

3.

Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT sebagai koordinator tugas akhir Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik USU.

4.

Ibu Ir. Renita Manurung, MT, sebagai ketua Departemen Teknik Kimia Fakultas
Teknik USU.

5.

Seluruh Staff pengajar dan pegawai pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik USU.

6.

Kedua orang tua penulis yang telah memberi dukungan moril dan spiritual, dan
abang-abangku, kakak-kakakku serta adik-adikku sekalian

7.

Rekan satu tim penulis, Edi Sinaga. Rekan-rekan stambuk 2003 dan adik-adik
stambuk 2004, 2005, 2006 dan 2007.
Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih banyak terdapat

kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari
pembaca yang konstruktif demi kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Akhir kata,
semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Juni 2008
Penulis

Leman Sihotang

INTISARI
Pembuatan polyethylene terephthalate secara umum dikenal dengan
menggunakan proses esterifikasi langsung. Pabrik polyethylene terephthalate ini

direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 175.000 ton/tahun dan beroperasi
selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi
ketergantungan Indonesia terhadap produk impor.
Lokasi pabrik direncanakan di daerah Karawang, Jawa Barat dengan luas
areal 27.738 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 167 orang dengan bentuk
badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama
dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.
Hasil analisa ekonomi Pabrik polyethylene terephthalate adalah :


Total Modal Investasi

:

Rp 2.371.215.969.850,-



Biaya Produksi

:

Rp 3.558.139.926.334,-



Hasil Penjualan

:

Rp 5.122.950.000.000.-



Laba Bersih

:

Rp 1.095.384.551.566,-



Profit Margin

:

30,55 %



Break Event Point

:

19,19 %



Return of Investment

:

46,20 %



Pay Out Time

:

2,16 tahun



Return on Network

:

76,99 %



Internal Rate of Return

:

50,57 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
polyethylene terephthalate layak untuk didirikan.

DAFTAR ISI
Kata Pengantar..............................................................................................

i

Intisari .........................................................................................................

ii

Daftar Isi.......................................................................................................

iii

Daftar Tabel..................................................................................................

vi

Daftar Gambar ..............................................................................................

x

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................

I-1

1.1 Latar Belakang ............................................................................

I-1

1.2 Rumusan Masalah .......................................................................

I-3

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ......................................................

I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................

II-1

2.1 Polyethylene terepthalate.............................................................

II-1

2.2 Sifat-sifat Reaktan Produk ...........................................................

II-2

2.2.1 Terepthalate Acid (TPA) ........................................................

II-2

2.2.2 Ethylene glycol .....................................................................

II-3

2.2.3 Antimony Trioxide ................................................................

II-4

2.2.4 Polyethylene terepthalate .......................................................

II-4

2.3 Deskripsi proses ..........................................................................

II-5

2.3.1 Tahap Persiapan Bahan Baku .................................................

II-5

2.3.2 Tahap reaksi ..........................................................................

II-6

2.3.2.1 Reaksi pembentukan Bishydroxylethyl Terepthalate
(BHET) ............................................................................

II-6

2.3.2.2 Reaksi Prepolimerisasi .....................................................

II-7

2.3.2.2 Reaksi Polikondensasi ......................................................

II-7

2.2.3 Tahap Pemisahan Produk .......................................................

II-8

BAB III NERACA MASSA..........................................................................

III-1

BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................

IV-1

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ..........................................................

V-1

BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................

VI-1

6.1 Instrumentasi ...............................................................................

VI-1

6.1.1 Tujuan Pengendalian .............................................................

VI-3

6.1.2 Jenis-jenis pengendalian dan Alat Pengendali ........................

VI-3

6.1.3 Variabel-variabel Proses dalam sistem Pengendalian .............

VI-9

6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian .......................................... VI-10
6.2 Keselamatan Kerja....................................................................... VI-12
BAB VII UTILITAS ................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap ............................................................................ VII-1
7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia .............................................................. VII-11
7.4 Kebutuhan Listrik ........................................................................ VII-11
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar .............................................................. VII-11
7.6 Unit Pengolahan Limbah ............................................................. VII-13
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .................................. VIII-1
8.1 Lokasi pabrik ............................................................................... VIII-4
8.2 Tata Letak pabrik ......................................................................... VIII-6
8.3 Perincian Luas Tanah .................................................................. VIII-7
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ..................

IX-1

9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................

IX-1

9.2 Manajemen Perusahaan ...............................................................

IX-3

9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ................................................

IX-4

9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab .........................

IX-5

9.5 Tenaga Kerja dan jam kerja ........................................................ IX-10
9.6 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-12
9.7 Kesejahteraan tenaga kerja........................................................... IX-13
BAB X ANALISA EKONOMI ...................................................................

X-1

10.1 Modal Investasi .........................................................................

X-1

10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) .............................

X-4

10.3 Total Penjualan (Total sales) ......................................................

X-5

10.4 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha.......................................................

X-5

10.5 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................

X-5

BAB XI KESIMPULAN .............................................................................

XI-1

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Statistik Impor Polyethylene terepthalate (PET) ....................

I-2

Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur (MT-101) .........................

III-2

Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor 1 (R-101) ..........................................

III-2

Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Reaktor 2 (R-102) ..........................................

III-3

Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Reaktor 3 (R-103) ..........................................

III-4

Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Filter Press (FP-101)......................................

III-4

Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Kristaliser (CR-101) .......................................

III-5

Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-101) .......................................

III-5

Tabel 3.8 Neraca Massa Steam Ejector (EJ-101) ...........................................

III-6

Tabel 3.9 Neraca Massa Knock out drum (V-101) .........................................

III-6

Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Tangki Pencampur (MT-101) ..........................

IV-2

Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Reaktor 1 (R-101) ...........................................

IV-2

Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Reaktor 2 (R-102) ...........................................

IV-3

Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Reaktor 3 (R-103) ...........................................

IV-3

Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Cooler (E-104) ................................................

IV-4

Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Kristaliser (CR-101) ........................................

IV-4

Tabel 4.7 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-103) ..............................

IV-5

Tabel 4.8 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-102) ..............................

IV-5

Tabel 4.9 Neraca Panas Pada Cooler (E-101) ................................................

IV-5

Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Polyethylene terepthalate (PET) ....................... VI-11
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Pada Alat ............................................................. VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat .............................................. VII-2
Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................... VII-3
Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Citarum, Jawa Barat ....................................... VII-4
Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik .......................................................... VII-11
Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah .................................................................... VIII-7
Tabel 9.1 Jadwal Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya .................... IX-10
Tabel 9.2 Jadwal Kerja Karyawan Shift ......................................................... IX-12
Tabel 9.3 Gaji Karyawan .............................................................................. IX-12

vi

Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur (MT-101) ......................

LA-3

Tabel LA.2 Neraca Massa Pada Reaktor 1 (R-101) .......................................

LA-5

Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Reaktor 2 (R-102) .......................................

LA-8

Tabel LA.4 Neraca Massa Pada Reaktor 3 (R-103) ....................................... LA-10
Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Filter Press (FP-101) .................................. LA-11
Table LA.6 Neraca Massa Pada Kristaliser (CR-101) .................................... LA-12
Tabel LA.7 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-101) .................................... LA-14
Tabel LA.8 Neraca Massa Steam Ejector (EJ-101) ........................................ LA-15
Tabel LA.9 Neraca Massa pada Mix Point (MP-01) ...................................... LA-16
Tabel LA.10A Data konstanta masing-masing komponen ............................. LA-17
Tabel LA.10B Neraca Massa Knock out drum (V-101) ................................. LA-19
Tabel LA.11 Neraca Massa pada Mix Point (MP-02) .................................... LA-20
Tabel B.1.1 Kapasitas panas cairan Cpl T°K = a + bT + cT2 + dT3 [ kJ/kmol°K ].......

LB-1

Tabel B.1.2 Kapasitas panas gas Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [ kJ/kmol°K ]....

LB-1

Tabel B.1.3 Kapasitas Panas bahan berupa padatan pada suhu 298 K ............

LB-1

Tabel B.1.4 Kapasitas Panas untuk cairan pada suhu 298 K ..........................

LB-2

Tabel B.2.1 Estimasi ΔHof 298 (panas pembentukan standar) ..........................

LB-4

Tabel B.2.2 Panas Laten (kJ/kmol) ................................................................

LB-2

Tabel LB.1.1 Neraca Panas Pada Tangki Pencampur (MT-101) ....................

LB-8

Tabel LB.2.1 Panas masuk pada alur 5 ..........................................................

LB-9

Tabel LB.2.2 Panas masuk pada alur 6 ..........................................................

LB-9

Tabel LB.2.3 Panas masuk pada alur 7 ..........................................................

LB-9

Tabel LB.2.4 Panas reaksi pada 298 oK ......................................................... LB-10
Tabel LB.2.5 Neraca Panas Reaktor 1 (R-101) .............................................. LB-11
Tabel LB.3.1 Panas masuk pada alur 8 .......................................................... LB-12
Tabel LB.3.2 Panas keluar pada alur 9 .......................................................... LB-13
Tabel LB.3.3 Panas reaksi 1 standar pada 25oC (298oK)................................ LB-13
Tabel LB.3.4 Panas reaksi 2 standar pada 25oC (298oK)................................ LB-14
Tabel LB.3.5 Neraca Panas Reaktor 2 (R-102) .............................................. LB-15
Tabel LB.4.1 Panas keluar pada alur 10 ........................................................ LB-16
Tabel LB.4.2 Panas keluar pada alur 11 ........................................................ LB-16
Tabel LB.4.3 Panas reaksi 1 standar pada 25oC (298oK)................................ LB-17

Tabel LB.4.4 Panas reaksi 2 standar pada 25oC (298oK)................................ LB-17
Tabel LB.4.5 Neraca Panas Reaktor 3 (R-103) .............................................. LB-19
Tabel LB.5.1 Panas keluar pada alur 21 ........................................................ LB-19
Tabel LB.5.2 Neraca Panas Pada Filter Press (FP-101)................................. LB-20
Tabel LB.6.1 Panas keluar pada alur 22 ........................................................ LB-21
Tabel LB.7.1 Panas keluar pada alur 23 ........................................................ LB-22
Tabel LB.7.2 Neraca Panas Pada kritaliser (CR-101) .................................... LB-23
Tabel LB.8.1 Panas masuk pada alur 12 ........................................................ LB-24
Tabel LB.8.2 Panas keluar pada alur 10 ........................................................ LB-24
Tabel LB.8.3 Neraca Panas Pada Steam Ejector (EJ-101).............................. LB-25
Tabel LB.9.1 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-103) ........................ LB-26
Tabel LB.10.1 Neraca Panas Pada Mix point-01 (MP-01).............................. LB-27
Tabel LB.11.1 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-102) ...................... LB-28
Tabel LB.12.1 Neraca Panas Pada Knock Out Drum (V-101) ........................ LB-30
Tabel LB.13.1 Neraca Panas Pada Cooler (E-101) ........................................ LB-31
Tabel LC.1 Komposisi Ethylene glycol dalam tangki penyimpanan
(T-101) ......................................................................................

LC-1

Tabel LC.2 Komposisi Terepthalate acid dalam tangki penyimpanan
(ST-101) .....................................................................................

LC-4

Tabel LC.3 Komposisi Antimon trioksida dalam tangki penyimpanan
(ST-102) .....................................................................................

LC-7

Tabel LC.4 Komposisi Polyethylene terepthalate dalam tangki penyimpanan
(ST-103) .................................................................................... LC-10
Tabel LC.5 Komposisi Mother liqour dalam tangki penyimpanan
(T-102)) ..................................................................................... LC-13
Tabel LC.6 Komposisi katalis dalam bak penampungan (T-103) .................. LC-16
Tabel LC.7 Komposisi bahan dalam tangki berpengaduk (MT-101) ............ LC-17
Tabel LC.8 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 1 (T-101) .................... LC-56
Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin LD-29
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya .........................

LE-1

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ...............................................

LE-3

Tabel LE.3 Beberapa Tipe Harga Eksponensial Peralatan Dengan

Metode Marshall R. Swift ..........................................................

LE-5

Table LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses .................................................

LE-6

Tabel LE.5 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah .......

LE-7

Tabel LE.6 Biaya Sarana Transportasi .......................................................... LE-10
Tabel LE.7 Perincian Gaji Pegawai ............................................................... LE-14
Tabel LE.8 Perincian Biaya Kas.................................................................... LE-15
Tabel LE.9 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-16
Tabel LE.10 Perkiraan Biaya Depresiasi Sesuai ............................................ LE-18
Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)........................ LE-25

DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback..........................

VI-4

Gambar 6.2 Sebuah Loop Pengendalian ........................................................

VI-5

Gambar 6.3 Alat-alat pengendali pada pabrik PET ........................................ VI-12
Gambar 6.4 Tingkat kerusakan di suatu pabrik .............................................. VI-13
Gambar 8.1 Tata letak pabrik Polyethylene terepthalate ................................ VIII-9
Gambar LD.1 Spesifikasi screening ..............................................................

LD-2

Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan temperatur cairan pada cooling tower
(CT)........................................................................................ LD-28
Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1 (Hy*-Hy) ............................................... LD-29
Gambar LE.1 Harga peralatan untuk tangki penyimpangan (storage)
dan tangki pelarutan.................................................................

LE-1

Gambar LE.2 Grafik BEP pabrik pembuatan polyethylene terepthalate ......... LE-23

x

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Sebagai negara berkembang, Indonesia melaksanakan pembangunan dan
pengembangan di berbagai sektor, salah satunya adalah sektor industri. Dengan
kemajuan dalam sektor industri diharapkan akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.
Dalam pembangunanya, sektor industri ini dikembangkan dalam beberapa tahap dan
secara terpadu melalui peningkatan hubungan antara sektor industri dengan sektor
lainnya.
Industri kimia merupakan salah satu contoh sektor industri yang sedang
dikembangkan di Indonesia, dan diharapkan dapat memberikan kontribusi yang besar
bagi pendapatan negara. Dalam mengembangkan dan meningkatkan industri ini
diperlukan ilmu pengetahuan dan teknologi. Untuk itu Indonesia harus mampu
memanfaatkan potensi yang ada, karena industri kimia membutuhkan perangkatperangkat yang memang dibutuhkan dan juga membutuhkan sumber daya alam
seefisien mungkin. Disamping itu perlu juga penguasaan teknologi baik yang
sederhana maupun yang canggih, sehingga bangsa Indonesia dapat meningkatkan
eksistensinya dan kredibilitasnya sejajar dengan bangsa-bangsa lain yang telah maju.
Dengan kebutuhan industri-industri kimia saat ini, maka kebutuhan akan
bahan baku industri kimia tersebut pun semakin meningkat. Bahan baku industri
ada yang berasal dari dalam negeri dan ada juga yang masih di impor. Salah satu
bahan baku yang masih di impor adalah Polyethylene Terepthalate (PET).
Polyethylene Terepthalate (PET) ini sering dikenal dengan nama polyester
memiliki rumus struktur sebagai berikut :

O
HOCH2CH2[O-C-

O
-C-O-CH2-CH2]100OH

PET dengan berat molekul yang besar banyak digunakan untuk membuat
serat

sintetis, resin, pembungkus makanan dan

minuman, dan lain-lain.

(http://www.wikipedia.org/wiki/Polyetylene terepthalate). Penyimpanan PET dalam
wujud cair membutuhkan temperatur yang tinggi sehingga peralatan yang digunakan
akan lebih mahal. Selain itu PET dalam wujud cair akan menyulitkan pengiriman.
Oleh karena itu lebih efektif bila PET cair diubah menjadi padatan dengan proses
kristalisasi.
Berdasarkan data impor statistik tahun 2002-2004, kebutuhan polyethylene
terepthalate (PET) di Indonesia adalah sebagai berikut :
Tabel 1.1. Data Statistik Impor Polyethylene terepthalate (PET)
TAHUN

KEBUTUHAN POLYETHYLENE TEREPTHALATE
(KG/TAHUN)

2002

23.634.708

2003

24.834.183

2004

74.437.170

Sumber : Badan Pusat Statistik, 2002 – 2004
Dengan menggunakan metode ekstrapolasi, dapat diprediksi kebutuhan polyethylene
terepthalate (PET) di Indonesia pada tahun 2008 yaitu sebesar :
2003

24.834.183 (X1)

2004

74.437.170 (X)

2008

X2

X − X 1 2004 − 2003
=
X 2 − X 1 2008 − 2003
74.437.170 − 24.834.183 1
=
X 2 − 24.834.183
5
X 2 − 24.834.183 = 248.014.935
X 2 = 272.849.118 kg / tahun
Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa kebutuhan polyethylene terepthalate
(PET) di Indonesia pada tahun 2008 adalah sebesar 272.849.118 kg/tahun. Maka
untuk memenuhi kebutuhan 64 % dari kebutuhan total, dalam pra rancangan pabrik
pembuatan polyethylene terepthalate (PET) ini diambil kapasitas produksi sebesar
175.000.000 kg/tahun.

1.2. Rumusan Masalah
Kebutuhan polyethylene terepthalate di Indonesia sangatlah besar dan
pemenuhan terhadap kebutuhan polyethylene terepthalate tersebut dilakukan dengan
cara mengimpor. Untuk memenuhi kebutuhan polyethylene terepthalate dalam negeri
dilakukan pra rancangan pabrik kimia polyethylene terepthalate di Indonesia dengan
menggunakan proses esterifikasi langsung

1.3. Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Pra rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate ini bertujuan
untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya pada mata kuliah
Perancangan Pabrik Kimia, Perancangan Proses Teknik Kimia, Teknik Reaktor dan
Operasi Teknik Kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra
rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate.
Tujuan lain dari pra rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate
ini adalah untuk memenuhi kebutuhan polyethylene terepthalate dalam negeri yang
selama ini masih diimpor dari negara lain dan selanjutnya dikembangkan untuk
tujuan ekspor. Selain itu, diharapkan dengan berdirinya pabrik ini akan memberi
lapangan pekerjaan dan memicu peningkatan produktivitas rakyat yang pada
akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Polyethylene terepthalate
Perkembangan ilmu dan teknologi mengenai polyester (polyethylene
terepthalate) dimulai dengan penelitian yang dilakukan oleh Krencle dan Carothers
pada akhir tahun 1930. Adapun penelitian Krencle mengenai hal tersebut di atas
berdasarkan pada teknik alkil resin yaitu reaksi antara glycerol dengan phtalic acid
anhydrid. Sedangkan penelitian lain, yaitu Carothers mempelajari persiapan dan halhal lain yang berkenaan dengan keliniearan polyester (polyethylene terepthalate).
Dari percobaannya telah ditemukan beberapa sifat pembentukan fiber. Hasil
percobaan ini merupakan kemajuan tentang struktur bebas dari polimer. Penemuan
ini mendasari pola pikir lebih lanjut, yaitu dengan adanya penemuan polyamide,
nylon 66 pada tahun 1935, sehingga menuju ke arah pendirian industri tekstil sintetis
yang modern. Penemuan Carothers masih memiliki kekurangan yaitu fiber yang
dihasilkan memiliki titik leleh yang sangat rendah. (Kirk Othmer, 1981)
Pada tahun 1942, Rex Whinfield dan W Dickson yang bekerja pada
perusahaan Calico Printers Association di Inggris menemukan sintetis polimer linier
yang dapat diproduksi melalui Ester Exchange antara Ethylene Glycol (EG) dan
Dimethyl terepthalate (DMT) yang menghasilkan polyethylene terepthalate.
(http://www.wikipedia.org/wiki/polyethylene terepthalate, 2007)
Pada

perkembangan

selanjutnya

produksi

polyester

(polyethylene

terepthalate) untuk serat-serat sintetis menggunakan bahan baku Terepthalate Acid
(TPA) dan Ethylene Glycol (EG). Produksi serat polyester (polyethylene
terepthalate) secara komersial dimulai pada tahun 1944 di Inggris dengan nama
dagang “Terylene” dan pada tahun 1953 di Amerika Serikat (Dupont) dengan nama
dagang “Dacron”. (Kirk Othmer, 1981)

2.2 Sifat-sifat Reaktan dan Produk
Pada prarancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate bahan-bahan
yang digunakan adalah terepthalate acid dan ethylene glycol sedangkan produk yang
dihasilkan adalah polyethylene terepthalate. Sifat-sifat fisika dan kimia bahan-bahan
tersebut diuraikan sebagai berikut :

2.2.1 Terepthalate Acid (TPA)
Sifat-sifat Fisika :
o Struktur kimia

:

o Rumus molekul

: C6H4(COOH)2

o Berat molekul

: 166,13 g/mol

o Wujud

: Bubuk atau kristal berwarna putih

o Densitas

: 1,522 g/cm3

o Titik lebur

: 427 oC

o Titik didih

: 402 oC

o Kelarutan dalam air

: 1,7 g/ 100 mL (25 oC)

o Panas spesifik

: 1202 J/(kg.K)

o Larut dalam dimethyl sulfoxide dan alkali serta sedikit larut dalam etanol,
metanol, asam asetat, dan asam sulfat.
(http://www.wikipedia.org/wiki/terepthalate acid; Kirk Othmer, 1981)

Sifat-sifat Kimia :
o Bereaksi dengan ethylene glicol menghasilkan polyethylene terepthalate
o Bereaksi dengan metanol menghasilkan dimethyl terepthalate.
o Dihasilkan dengan mengoksidasikan p-dimetil benzena

o Dihasilkan dengan mengoksidasikan p-xylene dengan menggunakan katalis
cobalt.

o Dihasilkan dengan mereaksikan dipotassium terepthalate dengan asam sulfat
(Kirk Othmer, 1981)

2.2.2 Ethylene glycol
Sifat-sifat Fisika :
o Struktur kimia

:

o Rumus molekul

: C2H4(OH)2

o Berat molekul

: 62,068 g/mol

o Densitas

: 1,1132 g/cm3

o Titik lebur

: -12,9 oC

o Titik didih

: 197,3 oC

o Titik nyala

: 111 oC (closed cup)

o Temperatur Autoignition

: 410 oC

o Viskositas

: 20,9 mPa.s (20 oC)

o Index refractive

: 1,4318η D20

o Panas penguapan

: 52,24 kJ/mol (pada 101.3 kPa)

o Larut dalam air
(http://www.wikipedia.org/wiki/ethylene glycol; Kirk Othmer, 1981)

Sifat-sifat Kimia :
o Berreaksi dengan ethylene glicol

dengan menggunakan katalis antimon

trioksida menghasilkan polyethylene terepthalate.
o Bereaksi dengan Carbonat menghasilkan ethylene carbonat dan metanol.
o Dihidrasi dengan menggunakan katalis asam menghasilkan 1,4-dioxane.
o Bereaksi dengan Methylamine menghasilkan N-methylmorpholine.
o Bereaksi dengan keton dan aldehid menghasilkan 1,3-dioxolanes (cyclic
ketals dan acetals) dan air.
o Dihasilkan dari reaksi hidrolisis etylene oxide.
(Kirk Othmer, 1981)

2.2.3 Antimony Trioxide
Sifat-sifat fisika
o Rumus molekul

: Sb2O3

o Berat molekul

: 291,52 g/mol

o Wujud

: Padatan kristal berwarna putih

o Densitas

: 5,2 g/cm3

o Titik lebur

: 656 oC

o Titik didih

: 1425 oC

o Kelarutan dalam air

: 1,4 mg/100 ml (30 oC)

(http://www.wikipedia.org/wiki/antimony trioxide)

Sifat-sifat kimia :
o Digunakan

sebagai

katalis

pada

reaksi

pembentukan

polyethylene

terepthalate dari terepthalate acid dan ethylene glycol.
o Dihasilkan dari reaksi oksidasi antimon
4Sb + 3O2

2Sb2O3

o Bereaksi dengan asam klorida menghasilkan antimony trihloride dan air
Sb2O3 + 6HCl

2SbCl3 + 3H2O

o Bereaksi dengan asam bromida menghasilkan antimony tribromide dan air
Sb2O3 + 6HCl

2SbCl3 + 3H2O

o Bereaksi dengan asam klorida menghasilkan antimony oxychloride dan air
Sb2O3 + 2HCl

2SbOCl + H2O

(Kirk Othmer, 1981)

2.2.4 Polyethylene terepthalate
Sifat-sifat Fisika :
o Struktur kimia

:

o Rumus molekul

: C10H8O4

o Densitas

: 1370 kg/m3

o Modulus young

: 2800-3100 MPa

o Tensile strength

: 55-75 MPa

o Temperatur glass

: 75 oC

o Titik lebur

: 260 oC

o Konduktivitas thermal

: 0,24 W/(m.K)

o Panas specific

: 1,0 kJ/(kg.K)

o Penyerapan air (ASTM)

: 0,16

o Viskositas intrinsik

: 0,629 dl/g

(http://www.wikipedia.org/wiki/polyethylene terepthalate)

Sifat-sifat kimia :
o Dihasilkan dari reaksi antara terepthalate acid dan ethylene glycol dengan
menggunakan katalis Sb2O3
o Dihasilkan dari reaksi antara dimetyil terepthalate dan ethylene glycol.
(Kirk Othmer, 1981)

2.3 Deskripsi proses
Polyethylene Terepthalate (PET) dapat diperoleh dengan 2 cara, yaitu melalui
reaksi ester exchange antara dimethylterepthalate (DMT) dengan ethylene glycol
(EG) dan melalui reaksi esterifikasi langsung antara terepthalate acid (TPA) dan
ethylene glycol (EG). Dari kedua reaksi yang telah disebutkan diatas, maka dipilih
proses/reaksi esterifikasi langsung untuk pembuatan Polyethylene Terepthalate
(PET) dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :
Parameter

Proses
Ester Exchange

Esterifikasi Langsung

Bahan baku

DMT dan EG

TPA dan EG

Konversi

90-95 %

95-99 %

Waktu reaksi

4-6 jam

4-8 jam

2.3.1 Tahap Persiapan Bahan Baku
Terepthalate acid (TPA) yang berbentuk bubuk diangkut dari tangki
penyimpanan terepthalate acid (ST-101) dengan menggunakan bucket elevator (BE101) untuk dimasukkan ke dalam tangki pencampur (MT-101). Bersamaan dengan
itu dimasukkan juga ethylene glycol (EG) dari tangki penyimpanan ethylene glycol

(T-101) yang dialirkan dengan menggunakan pompa (J-101) dan juga ethylene glycol
(EG) yang di recycle dari proses. Rasio molar antara terepthalate acid dengan
ethylene glycol yang akan masuk ke dalam mixer adalah 1:2. Proses pencampuran
dilakukan dengan menggunakan pengaduk dan berlangsung selama 30 menit pada
temperatur 80 0C serta tekanan 1 atm. Campuran yang dihasilkan berupa slurry.
2.3.2 Tahap reaksi
2.3.2.1 Reaksi pembentukan Bishydroxyethyl Terepthalate (BHET)
Slurry (TPA + EG) yang dihasilkan dari tangki pencampuran dialirkan ke
reaktor esterifikasi (R-101) dengan menggunakan pompa (J-102). Selanjutnya katalis
antimony trioxide (Sb2O3) yang berasal dari tangki penyimpanan antimony trioxide
(ST-102) dicampurkan ke dalam reaktor esterifikasi dengan jumlah 3,19 x 10-4 kmol
katalis/kmol TPA (US Patent 20080033084). Dalam reaktor esterifikasi yang
dilengkapi dengan pengaduk ini berlangsung proses esterifikasi langsung yaitu
terbentuknya gugus isomer dari reaksi antara TPA dan EG dengan konversi
terepthalate acid sebesar 90 %. Hasil yang diperoleh dari reaksi tersebut adalah
bishydroxyethyl terepthalate (BHET), air (H2O) dan terepthalate acid (TPA) yang
tidak bereaksi.
Pada reaktor ini, reaksi berjalan secara endotermis. Kondisi operasi reaktor
esterifikasi ini pada temperatur 250 0C dan tekanan 1 atm selama ±100 menit.
Reaksi yang terjadi pada reaktor esterifikasi adalah :

HOOC

COOH + 2HOCH2CH2OH
TPA

250 0C, 1 atm, 100 menit
EG
O
HOCH2CH2O-C-

O
-C-O-CH2CH2OH + 2H2O

Bishydroxyethyl Terepthalate (BHET)

Air

Uap air dan ethylene glycol yang keluar dari reaktor esterifikasi mempunyai
temperatur

250

0

C

dialirkan

menuju

partial

condenser

(E-102)

untuk

mengkondensasikan uap yang terbentuk. Selanjutnya uap dan cairan yang dihasilkan
dari partial condenser dengan temperatur 160 0C dialirkan ke knock out drum
(V-101) untuk dipisahkan. Cairan yang telah dipisahkan kemudian dialirkan menuju
cooler (E-101) untuk menurunkan temperaturnya menjadi 80 0C yang kemudian akan

dialirkan

menuju

ke

tangki

pencampuran

(MT-101).

Sedangkan

BHET

(bishydroxyethyl terepthalate) yang terbentuk, terepthalate acid yang tidak bereaksi
dan katalis dialirkan dari bagian bawah reaktor esterifikasi ke reaktor prepolimerisasi
(R-102) dengan menggunakan pompa (J-103).

2.3.2.2 Proses Prepolimerisasi
Proses prepolimerisasi berlangsung dalam reaktor prepolimerisasi yang
dilengkapi dengan pengaduk pada suhu 270 0C dan tekanan 1 atm dengan konversi
bishydroxyethyl terepthalate (BHET) sebesar 95 % . Proses ini menghasilkan
monomer dengan derajat polimerisasi 20 (prepolimer), ethylene glycol, dan
bishydroxyethyl terepthalate yang tidak bereaksi.
Reaksi yang terjadi dalam reaktor prepolimerisasi adalah :
O
20 HOCH2CH2O-C-

O

270 0C, 1 atm

-C-O-CH2-CH2OH

Bishydroxyethyl Terepthalate
O

O

19 HOCH2CH2OH + HOCH2CH2[O-CEthylene Glycol

-C-O-CH2CH2]20OH

Prepolimer

Sebagian uap ethylene glycol dan air yang tidak bereaksi akan menguap dan
dialirkan ke knock out drum (V-101). Selanjutnya monomer dari reaktor
prepolimerisasi yang terbentuk dialirkan ke reaktor polikondensasi (R-103) dengan
menggunakan pompa (J-104).

2.3.2.3 Proses Polikondensasi
Pada proses polikondensasi akan terbentuk ikatan monomer-monomer
menjadi polimer yang panjang dengan derajat polimerisasi yang semakin bertambah
besar. Dalam proses ini derajat polimerisasi yang diharapkan 100. Proses
polikondensasi berlangsung pada temperatur 290 0C dan tekanan 0,00197 atm (200
Pa) dengan konversi prepolimer sebesar 99 % dalam reaktor polikondensasi (R-103).
Untuk memvakumkan tekanan dari 1 atm menjadi 0,00197 atm digunakan steam
ejector (EJ-101). Reaksi yang terjadi adalah :

O
5HOCH2CH2[O-C-

O

290 0C; 0,00197 atm

-C-O-CH2-CH2]20OH

Prepolimer
O
4 HOCH2CH2OH + HOCH2CH2[O-C-

O
-C-O-CH2CH2]100OH

EG
PET
Pada proses ini uap ethylene glycol yang tidak bereaksi akan di hisap oleh
aliran steam yang sangat kencang yang dihasilkan oleh steam ejector (EJ-101).
Selanjutnya steam dan ethylene glycol dikondensasikan dengan menggunakan
condenser (E-103). Ethylene glycol yang dipisahkan kemudian direcycle ke tangki
pencampuran (MT-101) yang terlebih dahulu didinginkan pada cooler (E-101).

2.3.3 Tahap Pemisahan Produk
Cairan kental polyethylene terepthalate (PET) yang dihasilkan dari reaktor
polikondensasi (R-103) dialirkan ke filter press (FP-101) untuk dipisahkan dari
katalis Sb2O3. Selanjutnya cairan kental polyethylene terepthalate (PET) tersebut
dipompakan (J-108) dan selanjutnya diturunkan temperaturnya dari 290 0C menjadi
60 0C dengan menggunakan cooler (E-104). Setelah didinginkan, Cairan kental
polyethylene terepthalate tersebut dimasukkan ke kristaliser (CR-101) untuk
mengkristalkan produk PET. Setelah keluar dari kristaliser, PET kristal dan mother
liquor dialirkan menuju centrifuge (CF-101) dengan menggunakan pompa (J-109)
untuk dipisahkan antara PET kristal dengan mother liquornya. Mother liquor yang
telah dipisahkan dari kristal PET kristal dialirkan ke mother liquor tank (T-102),
sedangkan PET kristalnya dialirkan menuju Pelletizer (P-101) untuk dibentuk
menjadi pelet dengan ukuran 3 mm. Kemudian pellet PET diangkut menuju ke tangki
penyimpanan (ST-103) dengan menggunakan belt conveyor (BC-101). Kadar
prepolimer dan PET non kristal yang boleh tercampur dalam produk PET kristal
adalah sebesar 1 % (www.tradeindia.com, 2007).

BAB III
NERACA MASSA
Neraca massa pada proses pembuatan Polyethylene Terepthalate (PET) dengan
kapasitas produksi sebesar 175.000 ton/tahun diuraikan dengan ketentuan sebagai
berikut:
Bahan baku

: Terepthalate Acid (TPA) dan Ethylene Glycol (EG)

Katalis

: Antimony Trioxide (Sb2O3)

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Waktu bekerja / tahun : 330 hari
Satuan operasi

: kg/jam

Perubahan massa pada proses pembuatan polyethylene terepthalate ini terjadi pada
alat-alat : - Tangki pencampur (MT-101)
- Reaktor 1 (R-101)
- Reaktor 2 (R-102)
- Reaktor 3 (R-103)
- Filter press (FP-101)
- Kristaliser (CR-101)
- Centrifuge (CF-101)
- Steam ejector (EJ-101)
- Knock out drum (V-101)
Perhitungan neraca massa disajikan pada lampiran A

1. Tangki pencampur (MT-101)
Pada tangki pencampur (MT-101) terjadi proses pencampuran bahan baku TPA
99,9 % (alur 1) dengan EG 99,8 % (alur 3). Hasil pencampurannya (alur 4) akan
diumpankan ke reaktor 1 (R-101). Hasil perhitungan neraca massa di tangki
pencampur (MT-101) dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Neraca massa pada Tangki pencampur (MT-101)
Komponen

Masuk (kg/jam)
Alur 1

Keluar (kg/jam)

Alur 3

Alur 4

TPA

19.644,8538

-

19.644,8538

EG

-

14.689,0758

14.689,0758

H2O

19,6645

29,4371

49,1016

19.664,5183

14.718,5129

Jumlah

34.383,0312

34.383,0312

2. Reaktor 1 (R-101)
Pada reaktor 1 (R-101) terjadi proses pembentukkan BHET (Bishydroxylethyl
Terepthalate) dan air dari reaksi antara TPA dan EG yang merupakan hasil
pencampuran dari tangki pencampur (alur 4) dengan bantuan katalis Sb2O3. Hasil
reaksi yaitu EG dan H2O (alur 7) akan diumpankan ke partial condeser (E-102),
sedangkan BHET, Sb2O3 dan TPA sisa (alur 6) akan diumpankan ke reaktor 2 (R102). Hasil perhitungan neraca massa di reaktor 1 (R-101) dapat dilihat pada Tabel
3.2 dibawah ini.
Tabel 3.2 Neraca massa pada Reaktor 1 (R-101)
Kompone
n

Keluar (kg/jam)

Masuk (kg/jam)
Alur 4

Alur 5

Alur 7

Alur 6

TPA

19.644,8538

-

1.962,5163

-

EG

14.689,0758

-

-

1.465,9760

H2O

49,1016

0,0552

-

3.879,4896

Sb2O3

-

10,9933

10,9933

-

BHET

-

-

27.075,1045

-

34.383,0312

11,0485

29.048,6141

5.345,4656

Jumlah

34.394,0797

34.394,0797

3. Reaktor 2 (R-102)
Pada reaktor 2 (R-102) terjadi proses pembentukan prepolimer dan EG yang
dihasilkan dari penguraian BHET. Kemudian terjadi juga reaksi lain antara TPA dan
EG yang menghasilkan BHET dan H2O, dimana pada reaksi ini TPA akan habis
bereaksi. Hasil reaksi yaitu EG dan H2O (alur 9) akan diumpankan ke partial
condenser (E-102) sedangkan BHET, Sb2O3 dan prepolimer (alur 8) akan
diumpankan ke reaktor 3 (R-103). Hasil perhitungan neraca massa di reaktor 2
(R-102) dapat dilihat pada Tabel 3.3 dibawah ini.
Tabel 3.3 Neraca massa pada Reaktor 2 (R-102)
Masuk (kg/jam)
Komponen

Alur 6

Keluar (kg/jam)
Alur 8

Alur 9

TPA

1.962,5163

-

-

BHET

27.075,1045

4.403,2264

-

Sb2O3

10.9933

10.9933

-

Prepolimer

-

19.721,0494

-

EG

-

-

4.487,7390

H2O

-

-

425,6060

29.048,6141

24.135,2691

4.913,3450

Jumlah

29.048,6141

29.048,6141

4. Reaktor 3 (R-103)
Pada reaktor 3 (R-103) terjadi proses pembentukan Polyethylene Terepthalate
(PET) dan EG yang dihasilkan dari reaksi penguraian prepolimer. Kemudian terjadi
juga reaksi lain yaitu reaksi penguraian BHET yang menghasilkan EG dan
prepolimer, dimana pada reaksi ini BHET akan habis bereaksi dan prepolimer yang
dihasilkan akan diakumulasi dengan prepolimer umpan (alur 8). Hasil reaksi berupa
EG diumpankan ke partial condenser (E-103) sedangkan PET, Sb2O3, dan
prepolimer akan diumpankan ke filter press (FP-101). Hasil perhitungan neraca
massa di reaktor 3 (R-103) dapat dilihat pada Tabel 3.4 dibawah ini.

Tabel 3.4 Neraca massa pada Reaktor 3 (R-103)
Masuk (kg/jam)
Komponen

Alur 8

Keluar (kg/jam)
Alur 10

Alur 11

BHET

4.403,2264

-

-

Sb2O3

10,9933

-

10,9933

19.721,0494

-

231,1447

EG

-

1.299,9819

-

PET

-

-

22.593,1492

24.135,2691

1.299,9819

22.835,2872

Prepolimer

Jumlah

24.135,2691

24.135,2691

5. Filter press (FP-101)
Pada Filter press (FP-101) terjadi proses pemisahan secara fisika. Tujuan dari
penggunaan filter press ini adalah untuk memisahkan katalis Sb2O3 dari produk yang
dihasilkan. Filtrat yang dihasilkan (alur 21) akan diteruskan menuju cooler (E-104)
untuk didinginkan terlebih dahulu sebelum diumpankan ke kristaliser (CR-101).
Hasil perhitungan neraca massa di Filter press (FP-101) dapat dilihat pada Tabel 3.5
dibawah ini.
Tabel 3.5 Neraca massa pada Filter Press (FP-101)
Komponen

Masuk (kg/jam)
Alur 11

Keluar (kg/jam)
Alur 20

Alur 21

Sb2O3

10,9933

10,9933

-

Prepolimer

231,1447

4,6207

226,5240

22.593,1492

451,6455

22.141,5037

22.835,2872

467,2595

22.368,0277

PET
Jumlah

22.835,2872

22.835,2872

6. Kristaliser (CR-101)
Pada kristaliser (CR-101) akan terjadi proses pembentukan cairan kristal PET
dari alur 22 yang masih berupa cairan kental. Pada kritaliser ini, tidak semua PET
dari alur 22 diubah menjadi cairan kristal. Hasil dari kristaliser (alur 23) akan
diumpankan ke Centrifuge (CF-101). Hasil perhitungan neraca massa di kristaliser
(CR-101) dapat dilihat pada Tabel 3.6 dibawah ini.
Tabel 3.6 Neraca massa pada Kristaliser (CR-101)
Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 22

Alur 23

Komponen
PET kristal
PET non kristal

-

22.093,6905

22.141,5037

47,8132

226,5240

226,5240

22.368,0277

22.368,0277

Prepolimer
Jumlah

7. Centrifuge (CF-101)
Pada Centrifuge

(CF-101) cairan kristal (alur 23) dari kristaliser (CR-101)

diubah menjadi kristal (alur 25). Namun tidak semua cairan kristal (alur 23) diubah
menjadi kristal karena ada sebagian bahan yang tidak mengkristal. Bahan yang tidak
mengkristal tersebut dikenal dengan nama Mother liqour (alur 24). Hasil perhitungan
neraca massa di centrifuge (CF-101) dapat dilihat pada Tabel 3.7 dibawah ini.
Tabel 3.7 Neraca massa pada Centrifuge (CF-101)
Komponen
PET kristal

Masuk (kg/jam)
Alur 23

Keluar (kg/jam)
Alur 24

Alur 25

22.093,6905

-

22.093,6905

PET non kristal

47,8132

47,3351

0,4781

Prepolimer

226,5240

224,7330

1,7910

22.368,0277

272,0681

22.095,9596

Jumlah

22.368,0277

22.368,0277

8. Steam Ejector (EJ-101)
Pada steam ejector (EJ-101) terjadi proses untuk memvakumkan reaktor 3
(R-103). Akibat proses tersebut maka EG yang dihasilkan di reaktor 3 (R-103)
tersebut akan terhisap oleh aliran uap yang mengalir kencang yang dihasilkan oleh
steam ejector (EJ-101). Hasil perhitungan neraca massa di steam ejector
(EJ-101) dapat dilihat pada Tabel 3.8 dibawah ini.
Tabel 3.8 Neraca massa Steam Ejector (EJ-101)
Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 14

Alur 16

EG

1.485,6936

6.804,2458

-

8.289,9394

H2O

15.102,9979

4.920,1092

20.006,4940

16,6131

16.588,6915

11.724,3550

20.006,4940

8.306,5525

Jumlah

28.313,0465

Alur 17

Alur 18

28.313,0465

9. Knock out drum (V-101)
Pada knock out drum (V-101) terjadi proses pemisahan antara fasa liquid dan uap.
Campuran uap dan liquid yang dihasilkan dari partial condenser (alur 14 dan alur
16) kemudian diumpankan ke knock out drum (V-101) yang akan memisahkan antara
fasa liquid dan uap. Hasil perhitungan neraca massa di knock out drum (V-101) dapat
dilihat pada Tabel 3.9 dibawah ini.
Tabel 3.9 Neraca massa Knock out drum (V-101)
Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 14

Alur 16

EG

1.299,9819

5.953,7150

-

7.253,6969

H2O

15.102,9979

4.305,0956

19.393,5570

14,5365

16.402,9798

10.258,8106

19.393,5570

7.268,2334

Jumlah

26.661,7904

Alur 17

Alur 18

26.661,7904

BAB IV
NERACA PANAS
Neraca panas pada proses pembuatan Polyethylene Terepthalate (PET) dengan
kapasitas produksi sebesar 175.000 ton/tahun diuraikan dengan ketentuan sebagai
berikut:
Bahan baku

: Terepthalate Acid (TPA) dan Ethylene Glycol (EG)

Katalis

: Antimony Trioxide (Sb2O3)

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Waktu bekerja / tahun : 330 hari
Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur basis

: 25°C = 298 oK

Perubahan panas pada proses pembuatan polyethylene terepthalate ini terjadi pada
alat-alat : - Tangki pencampur (MT-101)
- Reaktor 1 (R-101)
- Reaktor 2 (R-102)
- Reaktor 3 (R-103)
- Cooler (E-104)
- Kristaliser (CR-101)
- Partial condenser (E-103)
- Partial condenser (E-102)
- Cooler (E-101)
Perhitungan neraca panas disajikan pada lampiran B

10. Tangki pencampur (MT-101)
Bahan baku yang masuk pada tangki pencampur seperti EG dan TPA mempunyai
panas masing-masing. Bahan baku tersebut masuk ke tangki pencampur pada
temperatur 30 oC dan keluar pada temperatur 80 oC. Setelah dilakukan perhitungan,
ternyata tangki pencampur tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk
memberikan panas yang dibutuhkan oleh tangki pencampur tersebut, digunakan
saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di tangki
pencampur (MT-101) dapat dilihat pada Tabel 4.1 dibawah ini.

Tabel 4.1. Neraca panas pada Tangki pencampur (MT-101)

Q1
Q3
Q4
Qsteam
Jumlah

Panas masuk
(kJ/jam)
110.562,4994
214.734,5706
3.297.446,2044
3.622.743,2745

Panas keluar
(kJ/jam)
3.622.743,2745
3.622.743,2745

11. Reaktor 1 (R-101)
Hasil pencampuran dari tangki pencampur (MT-101) diumpankan ke reaktor 1
(R-101) dengan temperatur 80 oC. Pada reaktor 1 (R-101) terjadi reaksi pembentukan
BHET, dimana reaksi tersebut menghasilkan panas. Produk keluar dari reaktor 1 (R101) pada temperatur 250 oC. Setelah dilakukan perhitungan ternyata reaktor 1
tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang dibutuhkan
oleh reaktor 1 tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil
perhitungan neraca panas di reaktor 1 (R-101) dapat dilihat pada Tabel 4.2 dibawah
ini.
Tabel 4.2 Neraca panas pada Reaktor-1 (R-101)

Q4
Q5
Q6
Q7
Qr
Qsteam
Jumlah

Panas masuk
(kJ/jam)
3.622.743,2745
18,7750
19.460.530,7324
23.083.292,7819

Panas keluar
(kJ/jam)
12.241.265,3762
13.219.078,8277
-2.377.051,4220
23.083.292,7819

12. Reaktor 2 (R-102)
Produk BHET, Sb2O3, TPA

yang keluar dari reaktor 1 (R-101) dengan

temperatur 250 oC, diumpankan ke reaktor 2 (R-102). Pada reaktor 2 terjadi proses
pembentukan prepolimer, dimana reaksi tersebut menyerap panas. Produk keluar dari
reaktpr 2 (R-102) dengan temperatur 270 oC. Setelah dilakukan perhitungan ternyata
reaktor 2 tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang

dibutuhkan oleh reaktor 1 tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur
310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di reaktor 2 (R-102) dapat dilihat pada Tabel
4.3 dibawah ini.
Tabel 4.3 Neraca panas pada Reaktor-2 (R-102)

Q6
Q8
Q9
Qr
Qsteam
Jumlah

Panas masuk
(kJ/jam)
12.241.265,3762
4.354.192,6597
16.595.458,0358

Panas keluar
(kJ/jam)
5.524.530,6255
7.875.221,0345
3.195.706,3758
16.595.458,0358

13. Reaktor 3 (R-103)
Produk BHET, Sb2O3 dan Prepolimer yang keluar dari reaktor 2 (R-102) dengan
temperatur 270 oC, diumpankan ke reaktor 3 (R-103). Pada reaktor 3 terjadi proses
pembentukan PET, dimana reaksi tersebut menyerap panas. Produk keluar dari
reaktpr 3 (R-102) dengan temperatur 290 oC. Setelah dilakukan perhitungan ternyata
reaktor 2 tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang
dibutuhkan oleh reaktor 1 tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur
310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di reaktor 3 (R-103) dapat dilihat pada Tabel
4.4 dibawah ini.
Tabel 4.4 Neraca panas pada Reaktor-3 (R-103)

Q8
Q10
Q11
Qr
Qsteam
Jumlah

Panas masuk
(kJ/jam)
5.524.530,6255
2.842.335,8842
8.366.866,5097

Panas keluar
(kJ/jam)
1.993.938,0307
5.681.011,4583
691.917,0207
8.366.866,5097

14. Cooler (E-104)
Pada cooler (E-104) hanya terjadi proses pendinginan cairan kental PET dan
Prepolimer dari hasil filter press (FP-101). Cairan kental tersebut masuk ke cooler

(E-104) pada temperatur 290 oC dan keluar dari cooler (E-104) pada temperatur 60
o

C. Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk ke cooler (E-104) pada

temperatur 10 oC dan keluar pada temperatur 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas
di cooler (E-104) dapat dilihat pada Tabel 4.5 dibawah ini.
Tabel 4.5 Neraca panas pada Cooler (E-104)

Q21
Q22
Qserap
Jumlah

Panas masuk
(kJ/jam)
3.902.554,7728
-3.387.123,0103
515.431,7624

Panas keluar
(kJ/jam)
515.431,7624
515.431,7624

15. Kristaliser (CR-101)
Cairan kental PET dan Prepolimer yang keluar dari cooler (E-104) dengan
temperatur 60 oC masuk ke kristaliser (CR-101) untuk diubah menjadi cairan kristal.
Cairan tersebut keluar dari kristaliser (CR-101) dengan temperatur 30 oC. Media
pendingin yang digunakan pada kristaliser (CR-101) adalah air yang masuk ke
kristaliser (CR-101) pada temperatur 10 oC dan keluar pada temperatur 40 oC. Hasil
perhitungan neraca panas di kristaliser (CR-101) dapat dilihat pada Tabel 4.6
dibawah ini.
Tabel 4.6 Neraca panas pada kritaliser (CR-101)

Q22
Q23
Qserap
Jumlah

Panas masuk
(kJ/jam)
515.431,7624
-443.232,5707
72.199,1917

Panas keluar
(kJ/jam)
72.199,1917
72.199,1917

16. Partial condenser (E-103)
Campuran EG dan H2O dari steam ejector (EJ-101) masuk ke partial condenser
(E-103) pada temperatur 308 oC dan keluar pada temperatur 160 oC. Media
pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada temperatur 10 oC dan keluar
pada 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas di partial condenser (E-103) dapat
dilihat pada Tabel 4.7 dibawah ini.

Tabel 4.7 Neraca panas pada Partial Condenser (E-103)

Q13
Q14
Qserap
Jumlah

Panas masuk
(kJ/jam)
47.038.409,0253
-5.890.207,2677
41.148.201,7576

Panas keluar
(kJ/jam)
41.148.201,7576
41.148.201,7576

17. Partial conde